贝尔凹陷断裂系统与油气分布关系 6页

大庆石油学院学报第34卷第2期2010年4月JOURNAlOFDAQINGPETROlEUMINSTITUTEVo1．34No．2Apr．2010贝尔凹陷断裂系统与油气分布关系李文科，张研，方杰，王君(中国石油勘探开发研究院，北京100083)摘要：利用全区地震和钻井资料，对贝尔凹陷断裂形成及演化历史进行分析．认为贝尔凹陷发育2期断裂系统，即早期断裂系统和中晚期断裂系统，并形成4种断裂类型，即早期伸展断裂、中晚期张扭断裂、早期伸展中晚张扭长期继承性发育断裂和早期伸展中期张扭晚期反转长期发育断裂，其中后2种断裂类型控制着油气的运移和聚集及油气藏的分布范围，与油气关系最为密切．综合研究各期断裂与油气分布关系，发现贝尔凹陷油气受断裂分割在平面上呈带分布，主要发育5个断裂聚油带，即贝西北斜坡断裂聚油带、霍多莫尔断裂聚油带、苏德尔特断裂聚油带、呼和诺仁断裂聚油带和巴彦塔拉断裂聚油带，围绕断裂聚油带勘探是贝尔凹陷下～步勘探的有利方向．关键词：贝尔凹陷；断裂系统；断裂类型；油气分布中国分类号：TEl21．1文献标识码：A文章编号：1000—1891(2010)02—0001—060引言贝尔凹陷是海拉尔盆地贝尔湖拗陷内的一个二级构造单元，位于内蒙古自治区新巴尔虎左旗和新巴尔虎右旗之间，凹陷西部以磋岗隆起为界，东部为巴彦山隆起，向南延伸至蒙古国境内，北与乌尔逊凹陷相邻，形态宽缓，面积为3010km。，是盆地内最大的一个凹陷．受北东向和北北东向基底断裂的控制，贝尔凹陷呈北东向展布，凹陷内部被高凸起或低凸起分割，具有“三洼二隆一斜坡”的构造格局，自西向东依次为西部斜坡、贝西洼槽带、中央隆起带、贝中洼槽带、贝东隆起带、贝东洼槽带，具有东西分带的特点l_1]．海拉尔盆地为中新生代多旋回断陷拗陷盆地，基底为古生界和前古生界海相、海陆交互相地层，盆地内沉积中生代侏罗系、自垩系、古近纪、新近纪和第四系地层，以侏罗系和白垩系地层为主体l2]．研究区内断裂发育，构造复杂，已发现构造一岩性、潜山构造、构造、岩性4种类型油藏，均(岩性油藏除外)与断裂关系密切．文献E4一lo]对该区断裂特征与含油性的研究均集中于布达特群潜山地层，而对整个凹陷的油气分布与断裂特征缺少系统研究，因此，剖析研究区构造演化历史，搞清断裂活动规律及其对油气分布的影响，对贝尔凹陷下一步勘探具有积极意义．1构造演化及断裂系统划分1．1构造演化特征对比前人研究成果”引，并结合本区钻井和地震资料，将贝尔凹陷的构造演化划分为裂陷期、断陷期、张扭断一拗期和拗陷期4期，其中断陷期分为初始断陷阶段、伸展断陷阶段和断陷萎缩阶段3个阶段．由于受不同期构造运动的影响，凹陷内断裂特征复杂，断裂系统具有明显的分期、分区和分带特征，现今构造是不同期构造运动改造和叠加的结果．1．1．1裂陷期该阶段沉积地层为早白垩世早期的塔木兰沟组，相当于地震反射波组的T一T段．晚侏罗世一早白垩世时期，中国东北构造应力场由前期的压性状态转化成张性状态，形成了大量的北东走向的雁行状排列的短轴褶皱、断裂口¨．塔木兰沟组由中碱性火山岩段、火山岩夹煤层段和中基性火山岩段组成，为一套收稿日期：2009—1l一06；审稿人：付广；编辑：陆雅玲基金项目：国家自然科学基金项目(40672097)作者简介：李文科(1985一)，男，硕士，主要从事地震地质综合解释方面的研究 大庆石油学院学报第34卷2010年含煤、泥岩、砂岩和角砾岩的火山碎屑岩建造，构成一些断陷的雏形．1．1．2断陷期断陷期是贝尔凹陷受伸展拉张应力场作用接受沉积的主要时期，可以划分为3个阶段：初始断陷阶段、伸展断陷阶段和断陷萎缩阶段，分别发育铜钵庙组、南屯组和大磨拐河组3套地层，并具有不同的断裂和沉积特征．1．1．2．1初始阶段该阶段沉积地层为下白垩统铜钵庙组，相当于地震反射波组的T一]r3段．裂陷末期，火山作用基本停止，地层一度上升遭受剥蚀，使得铜钵庙组地层与下伏地层呈不整合接触(T反射界面为一区域不整合面)．初始断陷阶段，受sE—NW向伸展拉张应力场作用，断裂活动非常强烈，主要发育北北东向和近东西向伸展断裂；同时以边隆边强烈拉张为特征，地层快速沉降，受地貌影响，堆积了很厚的磨拉石沉积建造；受基底断裂控制和古地貌影响，铜钵庙组地层沉积以冲积扇沉积为主．1．1．2．2伸展阶段该阶段沉积地层为下白垩统南屯组，相当于地震反射波组的T。一T。段．伸展断陷阶段，地壳快速沉降，沉降过程中伴随着拉张，但拉张作用较前阶段减弱．NE向和近WE向断裂继承性活动，并伴随着快速沉降，使得湖盆水体进一步扩大和变深，各断陷彼此连通，南屯组地层较铜钵庙组变厚，贝西次凹由北向南延伸，贝中次凹初具规模，沉积厚度达2000m．这一时期南屯组沉积范围广，遍及各断陷，主要以滨浅湖一深湖相沉积为主，为烃源岩的形成提供有利条件．南屯组末期，在Nw—SE向挤压应力场作用下_[1，地层抬升并遭受剥蚀，南屯组顶面(T。)的角度不整合广泛分布，NW向调节断裂发育．这次改造标志着伸展断陷阶段的结束，决定了有效烃源岩的厚度和分布范围．1．1．2．3萎缩阶段该阶段沉积地层为下白垩统大磨拐河组，相当于地震反射波组的T。一T段．进入断陷萎缩阶段，断裂活动减弱，同沉积断裂不发育．大磨拐河组一段沉积受控陷断层控制减弱，沉积范围有逐渐加大的趋势，但在构造高部位地区沉积厚度较小或大面积缺失，说明该段地层沉积主要受古地貌和气候条件控制．大磨拐河组二段沉积时期，断裂活动逐渐变强，调节断裂发育，地层沉积稳定，展布范围遍布整个凹陷，沉积厚度有所增大，最厚可达1000m，标志着断陷期沉积的结束．其中大一段上部和大二段下部发育的厚层泥岩形成的区域性盖层，为中下部储层富集油气提供了有利保存条件．1．1．3张扭断一拗期该期沉积地层为下白垩统伊敏组，相当于地震反射波组的T。一T。段．受右旋张扭应力场的作用，走滑构造运动剧烈，北北西向和北西向断裂广泛发育，并产生了一些走滑断裂带，沿走滑断裂带主位移带发育一些与伸展运动相伴生的走滑构造．伊一段沉积时期，受右旋张扭应力场的作用，北北西向和北西向断裂广泛发育，地层沉积稳定，分布范围广，但沉积厚度薄，与断陷期地层沉积具有相关性．伊二、三段沉积时期，断裂活动基本停止，地层沉积稳定连续，且沉积厚度变厚，具有拗陷期沉积特征．1．1．4拗陷期该期主要沉积的是上白垩统的青元岗组及新生界地层，以]r0界面为底界．该期断裂停止活动，上部地层主要以较大的角度不整合与下伏地层接触，分布范围和沉积厚度基本不受断层影响．沉积上有突变，从伊敏组的湖沼相转化为青元岗组的内陆河湖相沉积，其底部还充填有砂砾岩沉积，白垩系一第四系几乎遍布全区，厚度不大，显示为浅盆拗陷沉积l1．在伊敏组沉积末期，贝尔凹陷受到北西西一南东东向挤压作用的改造，使部分早期构造发生反转_1，同时在苏德尔特凸起的北部地区发育逆断层，其特征是断开层位少，断距小，向下转变为正断层，标志着构造应力场从右旋张扭到左旋压扭的转变．1．2断裂系统划分由于受不同时期、不同性质构造活动的影响，贝尔凹陷下白垩系出现3种不同性质的断层，即伸展断层(正断层)、挤压断层(逆断层)、平移断层(走滑断层)．同一条断层，受不同时期、不同性质构造活动强弱的控制，在不同时期表现出继承性、差异性和改造性·9‘ 第2期李文科等：贝尔凹陷断裂系统与油气分布关系三重明显不同的属性．因此，通过对贝尔凹陷构造演化分析，并结合3个重要的构造层序界面(T、Tz和T。)，认为贝尔凹陷在纵向上以T界面为界发育2组断裂系统，分别为形成于断陷期的早期断裂系统和形成于张扭断一拗期的雁行式排列的中晚期断裂系统．同时根据不同时期的断裂性质，可以把区内断裂分为4种类型：(1)早期伸展断裂；(2)中晚期张扭断裂；(3)早期伸展中晚期张扭长期继承性发育断裂；(4)早期伸展中期张扭晚期反转长期发育断裂，见图1．图1贝尔凹陷早期、中晚期断裂系统及发育的4种断裂类型1．2．1早期早期断裂系统指形成于断陷期，位于T一T。。反射界面之间的断裂，以断距大，断面宽的基底断裂为主，多发育在苏德尔特潜山顶部．断陷期早期(晚侏罗世一早自垩世早期)，海拉尔地区地壳受区域性SE—NW向拉张应力场作用，上部地壳沿基底拆离带滑脱，形成张性基底断裂．同时受拉张应力的持续作用，基底断裂发生倾滑活动，产生大量NNE向同生伸展断层，形成以近EW向与NEE向大断裂交错分布为特征的早期断裂系统．同生伸展断层表现出对基底断裂强烈的依附性，在基底断裂上方发育延伸长度和断距较大的断裂带．此阶段形成的基底大断裂对深层烃源岩的形成、演化和分布具有重要的控制作用，且多为控源断裂．1．2．2中晚期中晚期断裂系统是指形成于张扭断拗期，位于T船反射界面之上的断裂，向上绝大多数未断穿T。界面，主要为NNE向走滑断裂和沿走滑断裂主位移带发育的大量近东西向浅层调节断裂，这些断裂垂向断距小，延伸距离较短，平面组合特征多样，主断裂带断裂以辫状组合为主，伴生断层多为平行组合和雁行式组合；剖面组合形式主要为负花状构造．负花状构造主要分布于NNE向和近东西向的断裂密集带上，且负花状断裂在T反射界面以下收敛于同一条断裂，故断裂密集带具有走滑成因的特点，因此把断裂密集带称为主扭带，见图2．沿霍多莫尔走滑断裂主扭带，发育伴生的由同向正断层组成的马尾状雁列构造和羽状构造，同时走滑位移引起断层两盘在不同位置的差异升降而产生海豚效应和丝带效应，形成斜向褶皱、受限弯曲褶皱和负向构造等．在晚白垩世早期，受左旋压扭应力场作用，贝尔凹陷局部地区一些长期继承性活动的断层发生逆冲反转形成正反转断层，并形成与之对应的正反转构造．反转作用在一定程度上弥补了张性盆地变形微弱、缺乏幅度较高和较完整背斜圈闭的缺陷，提供了有利的构造圈闭，有利于油气的聚集．在历次构造运动中，贝尔凹陷断裂活动表现3方面的特征：一是产生新的断裂；二是使老断层继承性活动；三是对早期断裂的后期改造，使其性质和类型发生改变．贝尔凹陷断裂活动在不同的阶段和不同地区表现出不同的性质和活动历史，使得盆地的断裂系统既表现出较强的继承性和差异性，又具有明显的改造性．基底断裂的存在和活动，控制了盖层断裂的形成、发育和分布，从而对油气生成、运移、聚集、分布和保存有重要的控制作用． 大庆石油学院学报第34卷2010年图2贝尔凹陷霍多莫尔走滑断裂带2断裂与油气分布2．1不同时期断裂系统与油气分布在早白垩世拉张环境为主应力场作用下，海拉尔盆地长期发育裂陷一断陷构造，区内以伸展断裂(正断层)为主，并经历了伸展、走滑、挤压等多种构造作用过程，形成了伸展、走滑、反转和披覆构造样及圈闭类型，主要发育断块、断层一岩性、岩性和潜山4种油气藏．平面上，油气藏受生油凹陷控制，主要集中在断控生油凹槽及周边的几个受控圈断裂控制的正向构造带上，其中，扭动断裂带是油气聚集的有利区带_2．研究发现，目前已探明的油气藏几乎都与断裂活动有关，可见断裂在本区油气聚集成藏中作用巨大．2．1．1早期早期断裂系统对油气分布的控制作用主要表现为，早期断裂系统主要控制着侏罗系布达特群潜山油气和早自垩世南屯组油气的分布特征，尤其是长期继承性断裂发育带控制凹陷内主要油气藏的分布范围，见图3．早期断裂系统Ts—Tzz反射层之间的断裂主要形成于裂陷期后和断陷期南屯组沉积末期]，主要是近EW向与NEE向交错分布的基底断裂和发育在潜山顶部的NNE向伸展断裂，大部分NNE向断裂不具有同生性．这些断裂断距大，断面宽，倾角较陡，密度大，分割性强，控制着凹陷古地貌的形成和三级构造带的后期沉积，同时控制着凹陷内主要烃源岩的发育和分布范围．受早期NEE向控陷断裂和古地貌控制，断陷期地层沉降速度快，沉积厚度大，湖相沉积体发育，且沉积的暗色泥岩有厚度大、有机质类型好、丰度高、转化程度高等特点．布达特群潜山地层有物性较好的火山碎屑岩，铜钵庙组和南屯组低位域扇厚度大、物性好，均可以作为良好的储层．同时，有深大断裂继承性活动及其活动产生了大量的裂缝，为油气的运移和聚集提供有效的通道和储集空间．其中贝尔凹陷布达特群潜山油气藏油气主要来源于南屯组一段_2，油气聚集于基岩风化壳、变质岩的缝洞及内部的砂砾岩储集层中，属于典型的“新生古储”式生储盖组合，并形成基岩风化壳、断裂破碎带和潜山内部裂缝带3种类型油气藏．目前研究区已钻遇布达特群潜山地层的探井共6O余口，其中在苏德尔特潜山构造带上，6口(12口)井获得低产油流，9口(11口)井获得工业油流，产液量为0．04~39．77t／d，显示了苏德尔特潜山的油气勘探远景．因此，早期断裂系统与侏罗系布达特群潜山地层油气关系十分密切，尤其受长期继承性活动断裂控制的近源潜山是布达特群勘·0 第2期李文科等：贝尔凹陷断裂系统与油气分布关系探的有利目标．图3贝尔凹陷早一中期断裂系统(Tzz)与油气分布关系及断裂聚油带划分2．1．2中晚期中晚期断裂系统与油气分布关系主要表现为，中晚期断裂系统控制早白垩世大磨拐河组一伊敏组次生油气藏分布特征，尤其是沿走滑断裂带发育的中晚期张扭断裂控制着局部次生油气藏的分布范围．中期断裂系统T一T反射界面之间发育的断裂主要形成于张扭断一拗期，为NNE向走滑断裂和沿走滑断裂主位移带发育的大量近东西向调节断裂，在平面上形成断裂密集的走滑扭动断裂带，这些断裂垂向断距小，延伸距离较短，是油气聚集的有利区带．目前在大磨拐河组一伊敏组已试油探井16口，大多分布在霍多莫尔一苏德尔特北东东向张扭性走滑断裂带构造带内，其中7口井获得低产油气流，5口井获得工业油气流，产液量为0．01～25．44t／a，展现出良好的油气远景．在这些断裂构造带内，受右旋张扭应力场的作用，发育了较大型的反向断层形成有利遮挡．同时，这些构造带临近生烃强度高的主生油凹槽，有充足的油源供给，从而形成下生上储的次生油气藏．因此，沿扭动带发育的反向正断层圈闭有利于油气藏的聚集，位于走滑扭动带内中晚期张扭断裂则控制着油气运移和分布范围，而在远离扭动断裂带一侧贝西斜坡带，受右旋张扭应力作用小，走滑断层不发育，多形成和地层倾向一致的正断层，难以形成较大规模的断块型圈闭j．2．2断裂油气聚集带划分综合研究早期继承性断裂发育带和中晚期走滑断裂带与油气分布关系，表明受不同时期断裂系统和断裂类型的控制，油气在平面上呈带分布，其分布范围严格受油源断裂控制．由图3可看出，Ts—Tzz反射层之间发育的继承性断裂与凹陷内油气分布关系十分密切，其特征为：(1)长期继承性断裂发育带控制着主力油气藏(布达特群一南屯组)分布范围，如贝西次凹的油气主要分布在霍多莫尔一苏德尔特一呼和诺仁断裂构造带．(2)油气沿走滑断裂带集中分布，如霍多莫尔走滑扭动断裂带是有利的油气富集带．(3)受继承性断裂展布控制，在平面上发育5个断裂聚油带，即贝西北斜坡断裂聚油带、霍多莫尔断裂聚油带、苏德尔特断裂聚油带、呼和诺仁断裂聚油带和巴彦塔拉断裂聚油带．其中已在苏德尔特和呼和诺仁断裂聚油带建成2个油田，而霍多莫尔聚油带和贝西斜坡断裂聚油带已取得突破，巴彦塔拉断裂聚油带位于乌尔逊凹陷和贝尔凹陷之间的转换带上，目前有探井18口，3口井获得低产油流，5口井获得工业油流，其中巴5井为自喷高产工业油流井，日产油36．04t，展示出良好的勘探前景．·5。 大庆石油学院学报第34卷2010年3结论(1)海拉尔盆地贝尔凹陷断裂系统根据其演化历史可分为早期断裂系统和中晚期断裂系统，并发育4种类型断裂，即早期伸展断裂、中晚期张扭断裂、早期伸展中晚张扭长期继承性发育断裂、早期伸展中期张扭晚期反转长期发育断裂．早期断裂系统主要发育早期伸展断裂；中晚期断裂系统主要发育中晚期张扭断裂；而早期伸展断裂在中晚期张扭应力场作用下复活发生继承性活动，产生了早期伸展中晚张扭长期继承性发育断裂；早期伸展断裂在中晚期张扭应力场作用下复活，而在晚期发生反转，产生了早期伸展中张扭晚期反转长期发育断裂．因而，贝尔凹陷的断裂特征具有出继承性和改造性的特征．(2)贝尔凹陷断裂与油气关系密切，长期继承性发育的断裂控制着区内主要油气藏的分布范围，而中晚期张扭断裂则控制着局部次生油气藏的分布．(3)受继承性油源断裂控制，区内油气在平面上呈带分布，主要发育5个断裂聚油带，即贝西北斜坡断裂聚油带、霍多莫尔断裂聚油带、苏德尔特断裂聚油带、呼和诺仁断裂聚油带和巴彦塔拉断裂聚油带．围绕断裂聚油带勘探是贝尔凹陷下一步的有利勘探方向．参考文献：Eli张吉光．海拉尔盆地构造特征与含油气性探讨EJ]．大庆石油地质与开发，1992，11(1)：14—20．E23冯志强，任延广，张晓东，等．海拉尔盆地油气分布规律及下步勘探方向[J]．中国石油勘探，2004，9(4)：19—22．[3]刘振彪，陈守田，张财，等．贝尔凹陷的形成机制及其油气分布规律[J]．石油地球物理勘探，1999，34(增刊)：lO9—112．E43赵利华，常井慧，付晓飞，等．贝尔凹陷断裂形成演化及对潜山和含油性的控制作用EJ]．大庆石油学院学报，2008，32(4)：1—5．E5]李建民，王树海．贝尔凹陷布达特群潜山油气运聚机制[J]．大庆石油学院学报，2007，31(3)：1—4．E63付广，康德江．贝尔凹陷布达特群潜山油气成藏模式及有利区预测E]3．石油勘探与开发，2007，34(2)：165—169．E7]付广，黄劲松，康德江，等．源断裂在油气成藏与分布中的作用研究一以贝尔凹陷布达特群潜山为例EJ]．石油物探，2006，45(5)：165一l69．张云峰，白海丰，李晓明，等．贝尔凹陷布达特群古地貌特征EJ3．大庆石油学院学报，2008，32(5)；108—110．张云峰，王国强，白海丰，等．贝尔凹陷布达特群古成岩作用EJ3．大庆石油学院学报，2008，32(5)：111一ll4．赵刚，张群，王兴亚，等．贝尔凹陷南二段油成藏的地质条件[J]．大庆石油学院学报，2009，33(4)：9—12．沈华，李春柏，陈发景，等．伸展断陷盆地的演化特征——以海拉尔盆地贝尔凹陷为例[J]．现代地质，2005，19(2)：287—294．雷燕平，林畅松，刘景彦，等．贝尔凹陷下白垩统构造对沉积充填和砂体分布的控制EJ3．石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2008，30(4)：25—29．孙永河，万军，付晓飞，等．贝尔凹陷断裂演化特征及其对潜山裂缝的控制EJ3．石油勘探与开发，2007，34(3)：316—322．刘树根，赵锡奎，罗志立，等．内蒙古海拉尔盆地拉张史分析[J]．成都理工学院学报，1992，l9(1)：34—41．宋建国，窦立荣．中国东部中生代盆地分析和含油气系统EM3．北京：石油工业出版社，1997，3(1)：55—61．柳行军，刘志宏，冯永玖，等．海拉尔盆地乌尔逊凹陷构造特征及变形序列[J]．吉林大学学报：地球科学版，2006，36(2)：215—220．大庆油田石油地质志编写组．中国石油地质志卷二一大庆吉林油田(上册)EM3．北京：石油工业出版社，1993：627—740．侯艳平，朱德丰，任延广，等．贝尔凹陷构造演化及其对沉积和油气的控制作用EJ]．大地构造与成矿学，2008，32(3)：300—307．吴亚东，沈华，张云绵．海拉尔盆地贝尔凹陷反转构造研究LJ]．中国石油勘探，2006，11(5)：26—29．李明刚，庞雄奇，马中振，等．乌尔逊一贝尔凹陷油气成藏主控因素分析EJ3．大庆石油地质与开发，2007，26(5)：1—4．罗群，姜振学，庞雄奇，等．断裂控藏机理与模式[M]．北京：石油工业出版社，2007：34—47．付晓飞，胡春明，李景伟．贝尔凹陷布达特群潜山演化及含油气性[J]．石油学报，2008，29(3)：356—362．霍秋立，汪振英，李敏，等．海拉尔盆地贝尔凹陷油源及油气运移研究EJ]．吉林大学学报：地球科学版，2006，36(3)：377—383．·6。